摘要：隨著無人機戰技性能的不斷提升以及戰術戰法的廣泛運用,無人機蜂群協同作戰給當前防空系統帶來了全新的挑戰。通過梳理分析近年來無人機蜂群作戰運用案例,總結了當前無人機蜂群作戰運用的特點,闡述了發展反無人機蜂群作戰指揮控制系統的必要性和緊迫性。由此,結合當前世界各軍事強國反無人機蜂群作戰指揮控制系統的現狀,對未來反無人機蜂群作戰指控系統發展提出了一些啟示建議。

近年來,世界各國大力推進軍用無人機裝備技術的發展,加上自組網通信、人工智能、無人控制等技術的迅猛發展,無人機蜂群作戰作為一種全新的作戰模式登上了歷史舞臺,其可以在極端惡劣條件下,零傷亡、高效率地協同完成預警探測、欺騙干擾、通信中繼、超飽和式打擊等作戰任務。 隨著無人機蜂群作戰運用不斷成熟,其給世界各國防空系統帶來了新的挑戰,反無人機蜂群作戰體系建設也成了世界各國關注的重點。美、俄、英、以色列等軍事強國不斷探索反無人機蜂群的新用法,其中包括電磁脈沖炮、高功率微波武器、高能激光武器、電子干擾、密集炮、網捕等手段,美國每年都進行“黑色飛鏢”反無人機試驗來提高反無人機作戰能力。在反無人機蜂群作戰中,除了作戰武器外,指揮控制系統也是反蜂群作戰的核心中樞,其貫穿了預警探測、信息處理、決策分析、武器控制等全流程作戰,也是世界各國大力發展的重點之一。 本文分析了無人機蜂群作戰運用的主要特點,介紹了當前世界各國反無人機蜂群作戰指控系統發展現狀,并對反無人機蜂群作戰指揮控制系統未來發展方向進行分析闡述。

1?無人機蜂群作戰運用特點分析

無人機蜂群是指由陸基、海基、空基、潛基等平臺在預設區域發射釋放由大量低成本、多載荷小型無人機組成的無人機機群。無人機蜂群根據作戰任務編組,形成自主協同的攻擊蜂群,實現飛行控制、態勢感知、目標分配和智能決策,依靠整體戰斗力,對敵發動攻擊作戰。 美軍定義無人機蜂群為一組單操作員控制的自主化、網絡化小型無人機系統群。作為馬賽克戰思想的重要組成部分,美軍正在大力開展無人機蜂群相關項目,其中包括“小精靈”無人機蜂群、“灰山鶉”無人機蜂群、“郊狼”無人機蜂群、拒止環境中協同作戰、進攻性蜂群使能戰術、分布式作戰管理、低成本無人機蜂群等。隨著無人機技術的發展及運用,近年來的局部沖突中,無人機逐步開展實戰化運用,并凸顯出其作戰優勢。

1.1?近年來無人機蜂群作戰運用情況

2016年10月,美軍實現了用3架F/A-18戰斗機投放103架“灰山鶉”無人機組成無人機蜂群,這標志著無人機蜂群作戰運用取得了重大進展。

2018年1月6日,13架無人機組成的集群各攜帶10枚炸彈,對俄羅斯駐敘利亞赫梅米姆空軍基地和塔爾圖斯港海軍軍事設施進行打擊,這是一次真正意義的無人機集群作戰運用。

2019年1月10日,也門胡賽武裝控制多架無人機攻擊了政府軍的阿納德空軍基地,導致包括總參謀長在內的多名高級軍官受傷,甚至死亡。

2019年9月14日,沙特一家石油公司遭到18架無人機的攻擊[7],使得沙特原油生產遭受重大損失。

2020年9月27日,阿塞拜疆發射多批次無人機蜂群對亞美尼亞防御陣地進行攻擊。亞方擁有俄制“驅蟲劑”反無人系統、S-300、SA-13、道爾等俄制防空系統,可對無人機進行火力硬毀傷、欺騙干擾軟殺傷等,但是當面臨大批量無人機蜂群目標時,其自身防空資源迅速消耗,逐步喪失防御能力,遭受慘重損失。

2020年9月29日,亞美尼亞實施報復性打擊,出動了大量自殺式無人機,組成無人機蜂群,對阿塞拜疆陣地進行攻擊,摧毀了阿方大量火箭炮、坦克、大炮等武器裝備。當時,阿方反無人機系統有以色列“鐵穹”系統和俄制防空系統,具有較強的反無人機防御能力,但阿方的反無人作戰手段主要是火力硬毀傷方式,體系功能單一,缺乏電子干擾等軟殺傷手段,因此,阿方損失慘重。

通過分析近年來無人機蜂群作戰運用案例可發現,無人機蜂群利用其數量上的優勢,往往發動飽和式或者超飽和式攻擊,使得防空系統難以在短時間內攔截全部無人機,從而實現打擊目的。此外,目前的反無人機蜂群指揮控制系統對無人機蜂群探測、跟蹤、識別能力弱,往往發現距離較短,難以有效組織防御,而且反無人機蜂群作戰手段較為單一,傳統防空導彈對其進行攔截時效費比極高,消耗大量防空導彈后,無法對后續巡航導彈進行有效攔截。

1.2?無人機蜂群作戰主要特點

1)作戰數量多,攻擊能力強

無人機蜂群往往是幾十架甚至上百架的規模,如圖2所示,蜂群中的各無人機可根據需要執行包括偵察預警、誘騙干擾、打擊毀傷等任務,具有很強的協同攻擊能力,遠遠超出單機作戰能力,加之數量規模龐大,可對敵實施超飽和式攻擊。在第一次波次攻擊時,一方面可以誘導敵防空雷達開機,將敵目標位置回傳指揮所,利用巡航導彈等實施精確打擊;另一方面,超飽和式攻擊可以極大消耗敵方防空作戰力量,使其防空資源消耗殆盡,甚至癱瘓。

2)體積小,隱蔽性強

無人機蜂群中的個體平臺目標光學特征和雷達特征很小,現有技術、裝備對目標的探測發現和識別跟蹤十分困難,其可以隱蔽突防敵方火力攔截區,對既定目標進行突然襲擊。例如,美國“灰山鶉”微型無人機尺寸僅為138 mm×67 mm,質量僅為0.45 kg,并且采用復合材料,電磁信號特征較弱,現有偵察警戒手段難以發現和鎖定。

3)作戰成本低,效費比高

蜂群中的無人機造價成本較低,且可回收利用,使得其具有很高的效費比。例如,美海軍研究局的“郊狼”無人機單價不足1萬美元,美戰略能力辦公室幾年內試驗使用的上百架“灰山鶉”無人機僅為2 000萬美元,相比于導彈、誘餌等武器裝備,具有不對稱的成本優勢,并且隨著材料、能源等技術的發展,蜂群無人機的造價將持續降低,采用傳統防空武器系統對其進行攔截,會造成極大的不對稱消耗。

4)去中心化,容錯能力強

無人機蜂群采用去中心化自組網技術,態勢信息數據共享,當部分無人機被擊落時,剩余無人機仍然可以繼續組網協同,完成偵察、攻擊、誘餌和通信中繼等作戰任務,具有很強的容錯能力,不受其他無人機損毀的影響,直到最后一架無人機被摧毀。

基于以上對無人機蜂群作戰運用特點的分析,目前我們迫切需要大力發展反無人機蜂群作戰指揮控制系統,以應對大規模、低成本無人機蜂群攻擊。

2?國外反無人機蜂群作戰指揮控制系統

反無人機蜂群作戰指揮控制系統是反無人機作戰系統中的重要組成部分,是反無人機作戰的神經中樞。其承擔了協同控制預警探測、多源信息融合處理、態勢生成、威脅評估、任務規劃、火力分配、武器控制以及毀傷效果評估等功能,由探測分系統、指揮決策分系統、武器控制分系統以及作戰評估分系統組成,如圖3所示。

圖3 反無人機蜂群作戰指揮控制系統結構

Fig.3 Structure of command and control system for anti UAV swarm operations

隨著無人機蜂群廣泛運用,世界各軍事強國如美國、俄羅斯、英國、以色列等正在不斷研發各類反無人機蜂群作戰指揮控制系統。

2.1?美國反無人機蜂群系統

美國的新型地基系統(ICARUS)由洛克希德·馬丁公司研發,該系統通過射頻、聲波和無源成像傳感器獲取目標信息,進行目標識別和跟蹤,然后,進行目標威脅判斷和任務分配,通過網絡電磁頻率摧毀無人機蜂群目標。該系統具備多傳感器數據融合信息處理、雷達自動跟蹤識別、自動任務規劃等功能。 美國諾斯羅普·格魯曼公司研發的“毒液”反無人機系統,針對無人機蜂群目標具有較強的識別、跟蹤能力,其魯棒性強,可以通過網絡控制多臺武器系統對抗無人機蜂群目標。該系統可搭載于各類移動裝備上,實施機動控制,如圖4所示。

美國提出了擴展區域防御與生存能力項目,構建區域反無人機指揮控制系統,在一定防御區內,對來襲無人機蜂群進行跟蹤鎖定、威脅判斷,然后控制多型火炮對目標進行打擊,該系統可以對火炮進行彈道修正,提高攔截成功率。

此外,美軍還有“復仇者”激光武器系統、陸基高功率微波武器系統等各類反無人機蜂群指揮控制系統。

2.2?俄羅斯反無人機蜂群系統

面對日益發展的無人機蜂群作戰運用,從2017年起,俄羅斯不斷對“9K35箭-10”“道爾”等低空近程防空導彈系統進行升級,使其具備對低慢小無人機目標進行打擊的能力,其中,“9K35箭-10”武器系統采用光學傳感器瞄準鎖定無人機目標,使用紅外制導導彈進行打擊,可裝載于機動平臺,具有高機動能力,可協同控制多型近程防空導彈進行火力打擊,最大射程在5~6.9 km,如圖5所示。

“道爾”反無人機防空系統具有自主打擊能力,可執行自主預警探測、鎖定跟蹤、威脅評估、火力分配等任務,可以控制8枚導彈垂直發射,對12 km范圍內的無人機實施有力打擊,該系統反應速度快,打擊精度高,如圖6所示。

俄羅斯的“鎧甲-S1”防空武器系統也是打擊無人機的高效武器系統,如圖7所示,該系統由炮塔、高炮、低空導彈、發射筒、雷達、光電以及火控系統組成,可發現30多個目標,并同時對24個目標進行跟蹤,是目前世界唯一一款彈、炮可同時發射的防空武器系統,可對無人機進行有效攔截。

俄羅斯的“克拉蘇哈-4”電子站系統是俄羅斯電子站系統的一部分,如圖8所示,該系統能夠同時跟蹤80多個空中輻射源,并可以控制6種不同類型的干擾機,對遠程、中程、近程無人機進行電子干擾,甚至對電子元器件進行硬毀傷。

俄羅斯還研制了“驅蚊劑”電子站系統,如圖9所示。該系統可以快速掃描定位無人機位置,利用網電對抗系統對無人機蜂群通信鏈路進行干擾壓制。

2020年,俄羅斯卡巴斯基實驗室研發了“卡巴斯基”反無人系統,該系統利用人工神經網絡技術進行傳感器數據分析和無人機目標識別分類,并采取相應的攔截措施。

此外,俄軍還有“披肩”電子戰系統、新型微波武器系統、“好斗者”激光系統、佩列韋斯特激光系統等各類反無人機蜂群指揮控制系統。

2.3?以色列反無人機蜂群系統

以色列研發的“無人機穹”反無人機系統采用先進的光電和戰術監視雷達等傳感器,對微小型無人機蜂群目標進行預警探測,能夠360°探測跟蹤來襲無人機目標,并進行目標類型判斷和威脅評估,可自主對來襲無人機蜂群目標衛星導航通信和射頻信號實施干擾。

以色列航空工業公司研發的“無人機衛士系統”用于對無人機進行探測、識別、干擾。該系統采用埃爾塔(ELTA)公司的ELM-2026D雷達、ELM-2026B雷達以及ELM-2026BF雷達,分別用于無人機的近程(10 km)、中程(15 km)和遠程(20 km)探測,并與特殊探測和跟蹤算法相耦合,此外,還裝配了光電探測設備進行目標識別。它帶有可作為獨立系統使用的自適應干擾系統,可與探測和識別傳感器協同,能夠干擾無人機的飛行,或能夠迫使無人機返回原始起飛點,或者將其打下來然后墜毀,如圖10所示。

2.4?英國反無人機蜂群系統

英國開發了AUDS反無人機防御系統。該系統具備對微小型無人機蜂群目標進行攔截的能力,采用雷達、光電、紅外激光等多類傳感器對無人機目標進行識別和跟蹤,通過多源信號數據融合處理,確定目標位置、類型等信息,然后,指揮控制定向射頻抑制干擾武器、壓制干擾甚至燒毀無人機通信及電路器件,如圖11所示。

2.5?意大利反無人機蜂群系統

意大利研發的“獵鷹盾牌”無人機防御系統,主要用于探測打擊微小型無人機,可控制射頻探測器和用于探測無人機的3D雷達、超遠程光電系統(包括跟蹤、識別無人機的熱成像攝影機)進行目標探測、跟蹤、識別,并采用干擾武器對無人機目標進行攔截,如圖12所示。

通過分析國外反無人機蜂群作戰指揮控制系統作戰運用特點可知,反無人機蜂群作戰指揮控制系統作戰流程主要包括四個方面:

1)控制各類傳感器(雷達、聲波、紅外、光電等)對無人機蜂群進行預警探測、穩定跟蹤,并接收數據鏈系統目指信息,進行數據融合,實現目標識別;

2)根據敵我兵力火力信息,生成態勢圖像,并完成目標威脅評估、火力分配、作戰方案擬制等指揮決策功能;

3)控制反無人機蜂群武器系統按照既定的作戰方案實施攔截;

4)系統開展毀傷評估,根據實際攔截效果反饋,調整攔截方案,以應對無人機蜂群靈活變化的能力,對其實施動態火力規劃打擊。

3?展望

本文結合當前無人機蜂群作戰運用的特點以及世界各國反無人機蜂群作戰指揮控制系統發展現狀,深入分析,對未來反無人機蜂群作戰指揮控制系統提出以下四個方面的發展建議。

3.1?通用化、模塊化設計

反無人機指揮控制系統可配備多個指控臺,各指控臺功能相同,互為備份,保證指控系統的高可靠性。各平臺傳感器及各類武器作為獨立部分通過標準化接口接入網絡,同時,數據鏈與標準化接口相連,使得武器系統不局限于單平臺,可以實現跨平臺武器控制和多平臺信息共享。指控系統采用模塊化設計思想,可以根據實際作戰需要,靈活高效地添加或更改武器控制、傳感器探測、任務規劃、火力分配等功能模塊,提高反蜂群作戰效率。

3.2?全自主、智能化作戰模式

蜂群無人機往往體積較小,甚至具備隱身能力,一般的探測手段難以遠距離發現,留給系統防御的反應時間很短,這需要反無人機作戰指揮控制系統能夠自主調度各類傳感器及武器系統,并具備自主探測、跟蹤、識別能力和快速自主決策能力,能夠在極短時間內制定火力分配方案,盡可能控制攔截武器最大化干擾、毀傷來襲無人機蜂群目標。同時,當戰場態勢發生變化時,如新增來襲威脅、防御任務發生變化等,可以靈活調整作戰方案,具備臨機決策、博弈對抗的能力,實現無人自主反無人機蜂群作戰,縮短作戰反應時間,把握戰機,最大限度攔截無人機蜂群目標。

3.3?分布式協同指揮控制

針對無人機蜂群目標預警探測難的問題,常用方法是建立一體化預警探測網絡,將光電、雷達、無線電探測等各類傳感器分散在無人機蜂群主要來襲方向上,在來襲軸上前出部署,并進行組網探測。此外,將各類作戰平臺(包括預警機、驅護艦、艦載機、直升機等)傳感器并入預警探測網絡,各探測節點之間信息共享,互聯互通,充分發揮各類平臺及傳感器特點,形成高中低、遠中近立體探測網,讓無人機蜂群無處可藏。指揮控制系統能夠快速處理預警探測網傳來的信息,生成戰場態勢圖像,提高對無人機蜂群目標的探測、跟蹤、識別能力。

同時,將各平臺上各類反無人機蜂群作戰武器分布式組網,由指揮控制系統統一調度控制,對來襲無人機蜂群目標,按照武器就近、目標盡遠攔截原則進行打擊,使得無人機蜂群目標能夠被早發現早攔截,給反無人機蜂群指控系統留有充足的反應時間,實施多次打擊。

3.4?多手段、多梯次立體打擊

當前針對無人機蜂群的攔截,單一手段已不足以滿足攔截需求,需要反無人機蜂群指揮控制系統綜合控制多平臺、多種類反無人機武器資源實施聯合打擊作戰,聚合整體效能,形成反無人機作戰體系,以對抗無人機作戰體系,實現對無人機蜂群的高中低、遠中近多梯次立體打擊能力,提高反無人機蜂群作戰能力。

1)在現有防空體系的基礎上進行升級改造,反無人機作戰指控系統要聯合現有防空體系,提升現有防空體系對低慢小無人機蜂群目標的預警探測、跟蹤、識別能力,使用中遠程防空導彈或戰斗機,發射空空導彈對蜂巢目標實施打擊,使用近程速射炮實施末端硬毀傷打擊等。

2)納入新型反無人機蜂群作戰手段,聯合控制高功率微波武器對無人機蜂群目標實施面殺傷,同時使用高能激光武器對無人機蜂群個體實施點殺傷,提高反無人機蜂群作戰的效費比。此外,還可以研發新型彈藥,包括微型導彈、集束彈藥、石墨纖維彈藥等,提高對無人機蜂群的攔截能力。

3)軟硬協同,優勢互補。指控系統能夠高效完成作戰方案擬制,針對來襲無人機蜂群作戰特點和現有武器資源攔截能力,在火力兼容處理的基礎上,綜合控制軟殺傷武器和硬毀傷武器對不同類型、不同距離、不同高度的無人機蜂群目標實施攔截,有效提升反無人機蜂群作戰能力。

4?結束語

隨著無人機技術及無人機蜂群戰術的不斷發展,迫切需要提升反無人機蜂群作戰指揮控制能力,本文分析了無人機蜂群作戰運用特點,介紹了當前世界各國反無人機蜂群作戰指揮控制系統,對新一代反無人機蜂群作戰指揮控制系統提出了4個發展思路,為后續反無人機蜂群作戰綜合指揮控制系統發展提供了有益借鑒。

| 作? ?者：孫海文，于邵禎, 周末, 孟祥堯, 李丹, 唐嘉鈺 ?

編輯：黃飛

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